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    晶体结构及其对物质性质的影响. 通过该知识点.培养学生的空间想象能力及三维空间的思维能力.以及将晶体中的化学问题 抽象为数学问题并利用数学方法.计算推理解决化学问题的能力. 该知识点易于与数学中的立体几何知识和物理中晶体的性质等知识点结合起来综合考查. [同步达纲练习] 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    （12分）本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答。若两题都做，则按A题评分。

           A．用于合成氨的工业煤气中含有H2S、C2H5SH（乙酸醇）、COS（羰基硫）、CS2等含硫化合物，工业上无机硫常用氧化锌法处理，有机硫可用钴钼催化加氢处理。

           H2S+ZnO=ZnS+H2O；C2H5SH+ZnO=ZnS+C2H4+H2O

           C2H5SH+H2=C2H6+H2S；COS+H2=CO+H2S;CS2+4H2=CH4+2H2S

       （1）钴原子在基态时核外电子排布式为          。

       （2）下列有关分子结构的说法正确的是            。

           A．C2H4分子中有5个键处1个键

           B．COS分子（结构如右图）中键能C=O>C=S

           C．H2S分子呈V形结构

           D．CH4、C2H6分子中碳原子均采用sp3杂化

       （3）下列有关说法不正确的是      。

           A．H2O、CO、COS均是极性分子

            B．相同压强下沸点：Cs2>COS>CO2

           C．相同压强下沸点：C2H5SH>C2H5OH

           D．相同压强下沸点：CO>N2

       （4）-ZnS的晶胞结构如右图，晶胞中S2-数目为：         个。

       （5）具有相似晶胞结构的ZnS和ZnO，ZnS熔点为1830℃，ZnO熔点为1975℃，后者较前者高是由于            。

       （6）钼的一种配合物化学式为：Na3[Mo(CN)8]·8H2O，中心原子的配位数为    。

           B．烃醛结合反应有机合成中颇为重要，绿色催化剂的固体铌酸酸倍受研究者关注。铌酸具有较高的催化活性及稳定性。反应原理如下：

           实验方法是在25mL烧瓶中加入铌酸、10mL甲醇和 0.5mL苯甲醛，在回流状态下反应2h，反应的产率和转化率均非常高。

       （1）采用回流反应2h的目的是             。

       （2）在反应中甲醇需过量，其原因是              。

       （3）不同铌酸用量对产率和转化率影响，如下表：

    铌酸用量/mol

    0.01

    0.02

    0.03

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    0.6

    产率%

    87.3

    88.2

    90.3

    94.2

    92.9

    93.1

    91.8

    92.3

    转化率%

    89.7

    92.1

    93.9

    98.9

    94.9

    95.7

    93.9

    94.3

           在上述苯甲醛与甲醇缩合反应实验中催化剂铌酸的最佳用量为        。

       （4）催化剂的回收利用性能是考察催化剂的一项极为重要的指标。铌酸催化剂循环使用次数对产率的影响如右下图，这说明铌酸催化剂的优点之一是          。

       （5）用铌酸作催化剂时，不同的醛与甲醇的缩合反应的转化率和产率如下表：

    序号

    醛

    醇

    转化率%

    产率%

    1

    邻羟基苯甲醛

    甲醇

    94.3

    89.6

    2

    邻羟基苯甲醛

    甲醇

    93.6

    88.7

    3

    邻氯苯甲醛

    甲醇

    93.1

    87.3

    4

    间硝基苯甲醛

    甲醇

    54.2

    34.1

    5

    邻硝基苯甲醛

    甲醇

    89.9

    79.5

    6

    对硝基苯甲醛

    甲醇

    65.7

    41.9

           从表中得出的不同的醛与甲醇缩合反应影响转化率和产率的规律是   。

     

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    本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答。若两题都做，则按A题评分。

           A．用于合成氨的工业煤气中含有H2S、C2H5SH（乙酸醇）、COS（羰基硫）、CS2等含硫化合物，工业上无机硫常用氧化锌法处理，有机硫可用钴钼催化加氢处理。

           H2S+ZnO=ZnS+H2O；C2H5SH+ZnO=ZnS+C2H4+H2O

           C2H5SH+H2=C2H6+H2S；COS+H2=CO+H2S;CS2+4H2=CH4+2H2S

       （1）钴原子在基态时核外电子排布式为          。

       （2）下列有关分子结构的说法正确的是            。

            A．C2H4分子中有5个键处1个键

            B．COS分子（结构如右图）中键能C=O>C=S

            C．H2S分子呈V形结构

            D．CH4、C2H6分子中碳原子均采用sp3杂化

       （3）下列有关说法不正确的是      。

            A．H2O、CO、COS均是极性分子

            B．相同压强下沸点：Cs2>COS>CO2

            C．相同压强下沸点：C2H5SH>C2H5OH

            D．相同压强下沸点：CO>N2

       （4）-ZnS的晶胞结构如右图，晶胞中S2-数目为：         个。

       （5）具有相似晶胞结构的ZnS和ZnO，ZnS熔点为1830℃，ZnO熔点为1975℃，后者较前者高是由于             。

       （6）钼的一种配合物化学式为：Na3[Mo(CN)8]·8H2O，中心原子的配位数为    。

           B．烃醛结合反应有机合成中颇为重要，绿色催化剂的固体铌酸酸倍受研究者关注。铌酸具有较高的催化活性及稳定性。反应原理如下：

           实验方法是在25mL烧瓶中加入铌酸、10mL甲醇和 0.5mL苯甲醛，在回流状态下反应2h，反应的产率和转化率均非常高。

       （1）采用回流反应2h的目的是              。

       （2）在反应中甲醇需过量，其原因是               。

       （3）不同铌酸用量对产率和转化率影响，如下表：

    铌酸用量/mol

    0.01

    0.02

    0.03

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    0.6

    产率%

    87.3

    88.2

    90.3

    94.2

    92.9

    93.1

    91.8

    92.3

    转化率%

    89.7

    92.1

    93.9

    98.9

    94.9

    95.7

    93.9

    94.3

           在上述苯甲醛与甲醇缩合反应实验中催化剂铌酸的最佳用量为         。

       （4）催化剂的回收利用性能是考察催化剂的一项极为重要的指标。铌酸催化剂循环使用次数对产率的影响如右下图，这说明铌酸催化剂的优点之一是          。

       （5）用铌酸作催化剂时，不同的醛与甲醇的缩合反应的转化率和产率如下表：

    序号

    醛

    醇

    转化率%

    产率%

    1

    邻羟基苯甲醛

    甲醇

    94.3

    89.6

    2

    邻羟基苯甲醛

    甲醇

    93.6

    88.7

    3

    邻氯苯甲醛

    甲醇

    93.1

    87.3

    4

    间硝基苯甲醛

    甲醇

    54.2

    34.1

    5

    邻硝基苯甲醛

    甲醇

    89.9

    79.5

    6

    对硝基苯甲醛

    甲醇

    65.7

    41.9

           从表中得出的不同的醛与甲醇缩合反应影响转化率和产率的规律是    。

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    A. 海底热液研究(图1)处于当今科研的前沿。海底热液活动区域“黑烟囱”的周围常存在FeS、黄铜矿及锌矿等矿物。
    (1) Ni2＋的核外电子排布式是____________________。
    (2) 分析下表，铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，基主要原因是　。
    　　

    电离能/kJ·mol－1
    		I1
    		I2
    铜
    		746
    		1958
    锌
    		906
    		1733
     
    (3) 下列说法正确的是________。
    A. 电负性：N＞O＞S＞C　　　　　　　　B. CO2与COS(硫化羰)互为等电子体
    C. NH3分子中氮原子采用sp3杂化  D. CO、H2S、HCN都是极性分子
    (4) “酸性热液”中大量存在一价阳离子，结构如图2，它的化学式为________________。
    (5) FeS与NaCl均为离子晶体，晶胞相似，前者熔点为985℃，后者801℃，其原因是____________________________________________。在FeS晶胞中，与Fe2＋距离相等且最近的S2－围成的多面体的空间构型为________________。
    B. 制备KNO3晶体的实质是利用结晶和重结晶法对KNO3和NaCl的混合物进行分离。下面是某化学兴趣小组的活动记录：
     
    		NaNO3
    		KNO3
    		NaCl
    		KCl
    10℃
    		80.5
    		20.9
    		35.7
    		31.0
    100℃
    		175
    		246
    		39.1
    		56.6
    查阅资料：文献中查得，四种盐在不同温度下的溶解度(S/g)如下表：
    实验方案：
    Ⅰ. 溶解：称取29.8g KCl和34.0g NaNO3放入250mL烧杯中，再加入70.0g蒸馏水，加热并搅拌，使固体全部溶解。
    Ⅱ. 蒸发结晶：继续加热和搅拌，将溶液蒸发浓缩。在100℃时蒸发掉50.0g水，维持该温度，在保温漏斗(如图所示)中趁热过滤析出的晶体。得晶体m1g。

    Ⅲ. 冷却结晶：待溶液冷却至室温(实验时室温为10℃)后，进行减压过滤。得KNO3粗产品m2g。
    Ⅳ. 重结晶：将粗产品全部溶于水，制成100℃的饱和溶液，冷却至室温后抽滤。得KNO3纯品。
    假定：① 盐类共存时不影响各自的溶解度；② 各种过滤操作过程中，溶剂的损耗忽略不计。试回答有关问题：
    (1) 操作Ⅱ中趁热过滤的目的是　。
    (2) 若操作Ⅱ中承接滤液的烧杯中不加入蒸馏水，则理论上在操作Ⅲ中可得粗产品的质量m2＝______g，其中混有NaCl______g。为防止NaCl混入，在操作Ⅱ中承接滤液的烧杯中至少应加入蒸馏水______g。
    (3) 操作Ⅲ中采用减压过滤，其优点是______________________________________。该小组同学所用的装置如右图所示，试写出该装置中主要用到的玻璃仪器的名称：________________。若实验过程中发现倒吸现象，应采取的措施是______________________________________。

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    A. 海底热液研究(图1)处于当今科研的前沿。海底热液活动区域“黑烟囱”的周围常存在FeS、黄铜矿及锌矿等矿物。
    (1) Ni2＋的核外电子排布式是____________________。
    (2) 分析下表，铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，基主要原因是　。
    　　
    电离能/kJ·mol－1
    		I1
    		I2
    铜
    		746
    		1958
    锌
    		906
    		1733
     
    (3) 下列说法正确的是________。
    A. 电负性：N＞O＞S＞C　　　　　　　　B. CO2与COS(硫化羰)互为等电子体
    C. NH3分子中氮原子采用sp3杂化  D. CO、H2S、HCN都是极性分子
    (4) “酸性热液”中大量存在一价阳离子，结构如图2，它的化学式为________________。
    (5) FeS与NaCl均为离子晶体，晶胞相似，前者熔点为985℃，后者801℃，其原因是____________________________________________。在FeS晶胞中，与Fe2＋距离相等且最近的S2－围成的多面体的空间构型为________________。
    B. 制备KNO3晶体的实质是利用结晶和重结晶法对KNO3和NaCl的混合物进行分离。下面是某化学兴趣小组的活动记录：
     
    		NaNO3
    		KNO3
    		NaCl
    		KCl
    10℃
    		80.5
    		20.9
    		35.7
    		31.0
    100℃
    		175
    		246
    		39.1
    		56.6
    查阅资料：文献中查得，四种盐在不同温度下的溶解度(S/g)如下表：
    实验方案：
    Ⅰ. 溶解：称取29.8g KCl和34.0g NaNO3放入250mL烧杯中，再加入70.0g蒸馏水，加热并搅拌，使固体全部溶解。
    Ⅱ. 蒸发结晶：继续加热和搅拌，将溶液蒸发浓缩。在100℃时蒸发掉50.0g水，维持该温度，在保温漏斗(如图所示)中趁热过滤析出的晶体。得晶体m1g。

    Ⅲ. 冷却结晶：待溶液冷却至室温(实验时室温为10℃)后，进行减压过滤。得KNO3粗产品m2g。
    Ⅳ. 重结晶：将粗产品全部溶于水，制成100℃的饱和溶液，冷却至室温后抽滤。得KNO3纯品。
    假定：① 盐类共存时不影响各自的溶解度；② 各种过滤操作过程中，溶剂的损耗忽略不计。试回答有关问题：
    (1) 操作Ⅱ中趁热过滤的目的是　。
    (2) 若操作Ⅱ中承接滤液的烧杯中不加入蒸馏水，则理论上在操作Ⅲ中可得粗产品的质量m2＝______g，其中混有NaCl______g。为防止NaCl混入，在操作Ⅱ中承接滤液的烧杯中至少应加入蒸馏水______g。
    (3) 操作Ⅲ中采用减压过滤，其优点是______________________________________。该小组同学所用的装置如右图所示，试写出该装置中主要用到的玻璃仪器的名称：________________。若实验过程中发现倒吸现象，应采取的措施是______________________________________。

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    共11分)2005年1月美国科学家在Science上发表论文，宣布发现了Al的超原子结构，并预言其他金属原子也可能存在类似的结构，这是一项将对化学、物理以及材料领域产生重大影响的发现，引起了科学界的广泛关注。这种超原子是在Al的碘化物中发现的，以13个Al原子或14个Al原子形成Al13或Al14超原子结构，量子化学计算结果表明，Al13形成12个Al在表面，1个Al在中心的三角二十面体结构，Al14可以看作是一个Al原子跟Al13面上的一个三角形的3个Al形成Al―Al键而获得的。文章还指出，All3和All4超原子都是具有40个价电子时最稳定。

    (1) 根据以上信息可预测Al13和Al14的稳定化合价态分别为       和       。A114应具有元素周期表中       类化学元素的性质，理由是：                  。

    (2) 对Al13和A114的Al―Al键长的测定十分困难，而理论计算表明，Al13，和Al14中的Al―Al键长与金属铝的Al―Al键长相当，已知金属铝的晶体结构采取面心立方最密堆积，密度约为2.7g/cm3，请估算Al13和Al14：中Al―Al的键长。

                                                                             。

    (3) Al13三角二十面体中有多少个四面体空隙，假设为正四面体空隙，如果在其中搀杂其他原子，请通过计算估计可搀杂原子的半径最大为多少?

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